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专利号: 2021111363174
申请人: 河南科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 制冷或冷却;加热和制冷的联合系统;热泵系统;冰的制造或储存;气体的液化或固化
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种多能互补的制冷/制热储能系统,其特征在于:包括太阳能集热单元、热泵单元和相变储能单元;

所述相变储能单元包括相变储能槽、第一储能换热器和第二储能换热器,所述相变储能槽内用于填充相变储能填料,其中第一储能换热器和第二储能换热器设置在相变储能槽内并淹没在相变储能填料中;所述第一储能换热器的进口和出口两端分别与所述太阳能集热单元相连,所述第二储能换热器的进口和出口两端分别与所述热泵单元相连,所述相变储能单元用于在不同情况下,进行热量或冷量的储能和/或换热;

所述太阳能集热单元,包括太阳能集热器,用于吸收太阳能并转化为热能,从而向用户侧和/或相变储能单元供应热量;

所述热泵单元,包括相连接的压缩机和室外换热器,用于通过制热或制冷过程从而向用户侧和/或相变储能单元供应热量或冷量。

2.如权利要求1所述的一种多能互补的制冷/制热储能系统,其特征在于:所述太阳能集热单元包括太阳能集热器、循环泵Ⅰ和第一热质交换设备,所述循环泵Ⅰ与第一储能换热器的出口相连,循环泵Ⅰ的出口分为支路一和支路二,太阳能集热器的进口和出口分别与支路一和支路二对应连接,所述第一热质交换设备具有壳体和两个独立的换热通道,其中一个换热通道的进口与支路二相连,该换热通道的出口与第一储能换热器的进口相连。

3.如权利要求2所述的一种多能互补的制冷/制热储能系统,其特征在于:所述太阳能集热单元还包括蓄水箱和循环泵Ⅱ,所述太阳能集热器的出口端还与蓄水箱的进口相连,蓄水箱的出口通过循环泵Ⅱ与太阳能集热器的进口相连,从而使得太阳能集热器、蓄水箱和循环泵Ⅱ形成一循环回路。

4.如权利要求3所述的一种多能互补的制冷/制热储能系统,其特征在于:所述支路二上设置有第三控制阀,在太阳能集热器的进出口对应设置有第一控制阀和第二控制阀,蓄水箱的进口端通过第五控制阀连接在太阳能集热器和第二控制阀之间的管路上,循环泵Ⅱ通过第四控制阀连接在太阳能集热器和第一控制阀之间的管路上。

5.如权利要求4所述的一种多能互补的制冷/制热储能系统,其特征在于:所述热泵单元包括压缩机、四通换向阀、室外换热器、闪蒸分离器和第二热质交换设备,其中压缩机具有低压进气口、中压进气口和高压排气口;

四通换向阀具有第一端口、第二端口、第三端口和第四端口,其中第一端口为高压气态制冷剂进口,第二端口为低压气态制冷剂进口;

所述压缩机的高压排气口与四通换向阀的第一端口相连,四通换向阀的第四端口与第二热质交换设备的制冷剂通道一个端口相连,四通换向阀的第三端口与室外换热器的第一端相连,四通换向阀的第二端口与压缩机的低压进气口相连,所述第二热质交换设备的制冷剂通道另一端口与闪蒸分离器的第三液体管道接口相连,在第三液体管道上设置有第三节流部件,闪蒸分离器的第一液体管道与室外换热器的第二端相连,在第一液体管道上设置有第一节流部件,闪蒸分离器的气体管道与压缩机的中压进气口相连。

6.如权利要求5所述的一种多能互补的制冷/制热储能系统,其特征在于:在闪蒸分离器的气体管道上设置有第四节流部件。

7.如权利要求6所述的一种多能互补的制冷/制热储能系统,其特征在于:所述闪蒸分离器的第二液体管道出口分为两个支路,其中一个支路通过第六控制阀与第二储能换热器的进口相连,第二储能换热器的出口与压缩机的中压进气口相连。

8.如权利要求7所述的一种多能互补的制冷/制热储能系统,其特征在于:所述闪蒸分离器的第二液体管道的出口的另一个支路通过第二节流部件与室外换热器的第二端相连,第二节流部件的出口端和第一节流部件的进口端共接于室外换热器的第二端。

9.如权利要求7所述的一种多能互补的制冷/制热储能系统,其特征在于:所述第一热质交换设备为辐射板、板翅式换热器或翅片管式换热器;所述第二热质交换设备为板式换热器、管壳式换热器。

10.一种多能互补的制冷/制热储能系统的制冷制热方法,其特征在于:所述太阳能集热单元、热泵单元和相变储能单元三者根据不同情况采用联合运行方式或独立运行方式,具体如下:

一、制冷方法为:

太阳能集热单元独立工作,热泵单元和相变储能单元联合工作;具有如下运行方式:(11)由太阳能集热器、蓄水箱、循环泵Ⅱ、第四控制阀和第五控制阀组成太阳能集热单元且独立运作,制取热水储存于蓄水箱内实现蓄水箱显热储能;

(12)、当热泵单元单独向相变储能槽提供冷量时,由压缩机、四通换向阀、室外换热器、第一节流部件、第四节流部件、闪蒸分离器、第六控制阀、第二储能换热器和相变储能槽组成中压缩比或低圧缩比的压缩制冷循环,向相变储能槽提供冷量实现相变储能槽的相变蓄冷过程;

(13)、当热泵单元单独向用户侧提供冷量时,压缩机、四通换向阀、室外换热器、第一节流部件、第三节流部件、闪蒸分离器、第二热质交换设备组成高压缩比的压缩制冷循环向用户端提供冷量;

(14)、当热泵单元同时向相变储能槽供冷及用户侧供冷时,压缩机实现梯级压缩过程,同时进行不同压缩比的压缩制冷循环,分别通过第二储能换热器和第二热质交换设备制取不同蒸发温度的冷量来满足相变储能槽蓄冷过程的冷量及用户端供冷需求,从而为建筑空调温湿度独立控制空调系统提供不同品位冷量,实现对建筑潜热负荷和显热负荷分开处理;

二、制热方法为:

(21)、当太阳能充足时,太阳能集热单元提供热能用于蓄水箱显热储能、相变储能槽潜热储能和第一热质交换设备供热;

(22)、当太阳能不充足时,第一热质交换设备只能向用户提供部分供热量,热泵单元以制热模式工作,由压缩机、四通换向阀、第二热质交换设备、第三节流部件、闪蒸分离器、第二节流部件和室外换热器组成高压缩比的压缩制热循环,向用户提供其余部分供热量;

(23)、当无太阳能时且相变储能槽内的相变材料有相变储能时,相变储能槽内的相变材料经相变过程释放热量提供用户所需部分供热量,其余供热量由热泵单元从低温环境中空气获得,压缩机通过中压吸气口和低压吸气口进行不同压缩比的压缩制热循环,实现压缩机梯级压缩制热过程;

(24)、当无太阳能且相变储能槽内的相变材料没有相变储能时,由压缩机、四通换向阀、第二热质交换设备、第三节流部件、闪蒸分离器、第二节流部件、室外换热器组成高压缩比的压缩制热循环提供用户所需全部供热量。